【C言語】qsort()関数のコンパレータ関数の書き方と使い方を徹底解説

C言語では、標準ライブラリとして提供されている qsort() 関数を使うことで、クイックソートのアルゴリズムによる配列の並べ替えを簡単に行うことができます。この関数を利用する際には、要素同士の大小関係を判定するための「コンパレータ（比較）関数」を自分で定義して渡す必要があります。

コンパレータ関数とは

コンパレータ関数は、ソート対象となる2つの要素を受け取り、それらの相対的な順序を返す役割を持つ関数です。引数はいずれもポインタ型で、const void* にキャストして受け取るのが特徴です。

基本的な構文は以下の通りです。

int comparator(const void* p1, const void* p2);

戻り値の意味

コンパレータ関数の戻り値は、次の3つのケースに分けられます。

• 0より小さい場合： p1が指す要素が、p2が指す要素よりも前に配置されます。
• 0の場合： 2つの要素は同じ順序（同等）とみなされます。
• 0より大きい場合： p1が指す要素が、p2が指す要素よりも後に配置されます。

サンプルコード：構造体配列を価格順にソートする

ここでは、「書籍名・ページ数・価格」を持つ構造体の配列を、価格の昇順に並べ替える例を紹介します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    char title[50];
    int pages;
    float price;
} book;

/* 価格を比較するコンパレータ関数 */
int compareBook(const void* p1, const void* p2) {
    book* b1 = (book*)p1;
    book* b2 = (book*)p2;
    if (b1->price < b2->price) {
        return -1;   /* b1 を前に置く */
    }
    if (b1->price > b2->price) {
        return 1;    /* b1 を後ろに置く */
    }
    return 0;        /* 同じ価格 */
}

int main(void) {
    int i;
    book book_arr[5];

    strcpy(book_arr[0].title, "C Programming");
    book_arr[0].pages = 260;
    book_arr[0].price = 450;

    strcpy(book_arr[1].title, "DBMS Guide");
    book_arr[1].pages = 850;
    book_arr[1].price = 775;

    strcpy(book_arr[2].title, "Learn C++");
    book_arr[2].pages = 350;
    book_arr[2].price = 520;

    strcpy(book_arr[3].title, "Data Structures");
    book_arr[3].pages = 380;
    book_arr[3].price = 430;

    strcpy(book_arr[4].title, "Learn Python");
    book_arr[4].pages = 500;
    book_arr[4].price = 300;

    /* 配列の先頭アドレス・要素数・要素サイズ・コンパレータを渡す */
    qsort((void*)book_arr, 5, sizeof(book_arr[0]), compareBook);

    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%s\t\t%d\t\t%f\n",
               book_arr[i].title,
               book_arr[i].pages,
               book_arr[i].price);
    }
    return 0;
}

実行結果

Learn Python            500     300.000000
Data Structures         380     430.000000
C Programming           260     450.000000
Learn C++               350     520.000000
DBMS Guide              850     775.000000

ポイントまとめ

• qsort() の第4引数には、int (*)(const void*, const void*) というシグネチャを持つ関数へのポインタを渡します。
• コンパレータ内では、void* ポインタを実際のデータ型（ここでは book*）にキャストしてからメンバにアクセスします。
• 昇順にしたい場合は「小さいときに負の値」、降順にしたい場合は「大きいときに負の値」を返すように戻り値を逆にすればOKです。

このようにコンパレータ関数のロジックを変えるだけで、任意の基準（価格・ページ数・文字列など）での柔軟なソートが実現できます。